JP2003528461A - Method and system for achieving continuous motion sequential lateral solidification - Google Patents

Method and system for achieving continuous motion sequential lateral solidification

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Abstract

(57)【要約】 アモルファスシリコン薄膜サンプルを処理して、粒子境界を制御されたシリコン薄膜を作製する方法およびシステム。膜サンプルは第1の縁部および第2の縁部を含む。特に、この方法およびシステムを使用し、エキサイマ・レーザを使用してパルス・レーザ光線が生成され、かつパルス・レーザ光線は、各ビームレットが膜サンプルを溶融させるのに十分な強度を有するパターン化されたビームレットを生成するようにマスクされる。膜サンプルは、パターン化されたビームレットにより、第1の縁部と第2の縁部との間の第1の経路に沿って第1の一定の所定の速度で連続的に走査される。また、膜サンプルは、パターン化されたビームレットにより、第1の縁部と第2の縁部との間の第2の経路に沿って第2の一定の所定の速度で連続的に走査される。 (57) Abstract: A method and system for processing an amorphous silicon thin film sample to produce a silicon thin film with controlled grain boundaries. The membrane sample includes a first edge and a second edge. In particular, using this method and system, a pulsed laser beam is generated using an excimer laser, and the pulsed laser beam is patterned such that each beamlet has sufficient intensity to melt the film sample. Masked to produce a focused beamlet. The film sample is continuously scanned by the patterned beamlet at a first constant predetermined speed along a first path between the first edge and the second edge. Also, the film sample is continuously scanned by the patterned beamlet at a second constant predetermined speed along a second path between the first edge and the second edge. You.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

本発明は、薄膜半導体材料を処理する方法およびシステムに関し、特に、レー
ザ照射と照射を受ける半導体膜を有する基板の連続運動とを使用して、基板上の
アモルファス薄膜または多結晶薄膜から、大きな粒子で構成され粒子境界位置を
制御された半導体薄膜を形成することに関する。
The present invention relates to methods and systems for processing thin film semiconductor materials, and in particular to large particles from amorphous or polycrystalline thin films on a substrate using laser irradiation and continuous motion of a substrate having a semiconductor film to be irradiated. And forming a semiconductor thin film having a controlled grain boundary position.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

半導体処理分野では、レーザを使用してアモルファスシリコン薄膜を多結晶膜
に変換するいくつかの試みがなされている。たとえば、James Imら著「Crystall
ine Si Films for Integrated Active-Matrix Liquid-Crystal Displays」11 MR
S Bulletin 39(1996年)には、従来型のエキシマ・レーザ・アニーリング技法
の概要が記載されている。このような従来型のシステムでは、エキシマ・レーザ
光線が、通常は長さが最大で30cmであり幅が500μm以上である長いビームとして
形成される。このように形成されたビームは、アモルファスシリコンのサンプル
上で移動させられ、アモルファスシリコンの溶融と、サンプルが再凝固する際の
、粒子境界が制御された多結晶シリコンの形成が推進される。
Several attempts have been made in the semiconductor processing field to convert amorphous silicon thin films into polycrystalline films using lasers. For example, James Im et al., “Crystall
ine Si Films for Integrated Active-Matrix Liquid-Crystal Displays "11 MR
S Bulletin 39 (1996) provides an overview of conventional excimer laser annealing techniques. In such conventional systems, the excimer laser beam is formed as a long beam, typically with a maximum length of 30 cm and a width of 500 μm or more. The beam thus formed is moved over a sample of amorphous silicon, promoting the melting of the amorphous silicon and the formation of polycrystalline silicon with controlled grain boundaries as the sample resolidifies.

【0003】 従来型のエキシマ・レーザ・アニーリング技法を使用して多結晶シリコンを生
成することはいくつかの理由で問題がある。第1に、このプロセスで生成される
多結晶シリコンは通常、小さな粒子で構成され、ランダムな微細構造を有し(す
なわち、粒子境界が十分に制御されない)、かつ非一様な粒径を有し、その結果
、不十分で非一様な装置が得られ、したがって、収量が低くなる。第2に、許容
できる品質を有し粒子境界を制御された多結晶薄膜を得るには、このような薄膜
の生産量を低いレベルに維持しなければならない。また、このプロセスでは一般
に、制御された雰囲気が必要であり、かつアモルファスシリコン・サンプルを事
前に加熱しておく必要があり、生産量が低下する。したがって、この分野では、
より高い品質の多結晶シリコン薄膜をより高い生産量を維持しながら生成する必
要がある。同様に、液晶パネル・ディスプレイ用の薄膜トランジスタ・アレイな
ど、より高い品質の装置を製造する際に使用すべきより大きくかつより一様な微
細構造を有する多結晶シリコン薄膜を生成する製造技術も必要である。
The production of polycrystalline silicon using conventional excimer laser annealing techniques is problematic for several reasons. First, the polycrystalline silicon produced by this process is usually composed of small grains, has a random microstructure (ie, grain boundaries are not well controlled), and has a non-uniform grain size. However, this results in an inadequate and non-uniform device and thus a low yield. Second, in order to obtain grain boundary controlled polycrystalline thin films of acceptable quality, the yield of such thin films must be maintained at low levels. Also, this process generally requires a controlled atmosphere and requires the amorphous silicon sample to be preheated, which reduces production. So in this area,
There is a need to produce higher quality polycrystalline silicon thin films while maintaining higher yields. Similarly, manufacturing techniques are needed to produce polycrystalline silicon thin films with larger and more uniform microstructures that should be used in manufacturing higher quality devices such as thin film transistor arrays for liquid crystal panel displays. is there.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

本発明の目的は、順次横方向凝固プロセスを使用して、大きな粒子で構成され
粒子境界位置を制御された多結晶薄膜半導体を製造する技法を提供し、かつこの
ようなシリコン薄膜を高速に生成することである。
It is an object of the present invention to provide a technique for producing a polycrystalline thin film semiconductor composed of large particles and having controlled grain boundary positions using a sequential lateral solidification process, and to produce such a silicon thin film at high speed. It is to be.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本発明のこれらの目的のうち少なくともいくつかは、アモルファス薄膜サンプ
ルまたは多結晶薄膜サンプルを、粒子境界を制御された多結晶薄膜または単結晶
薄膜に変換する方法およびシステムを用いて実現される。膜サンプルは第1の縁
部および第2の縁部を含む。特に、この方法およびシステムを使用して、レーザ
光線発生装置がレーザ光線を放出するように制御され、かつこのレーザ光線の一
部が、各ビームレットが膜サンプルを溶融させるのに十分な強度を有するパター
ン化されたビームレットを生成するようにマスクされる。膜サンプルは、パター
ン化されたビームレットにより、第1の縁部と第2の縁部との間の第1の経路に
沿って第1の一定の所定の速度で連続的に走査される。また、膜サンプルは、パ
ターン化されたビームレットにより、第1の縁部と第2の縁部との間の第2の経
路に沿って第2の一定の所定の速度で連続的に走査される。
At least some of these objectives of the present invention are achieved using a method and system for converting an amorphous thin film sample or a polycrystalline thin film sample into a grain boundary controlled polycrystalline thin film or a single crystalline thin film. The membrane sample includes a first edge and a second edge. In particular, using this method and system, the laser beam generator is controlled to emit a laser beam, and a portion of this laser beam is of sufficient intensity for each beamlet to melt the film sample. Masked to produce a patterned beamlet having. The film sample is continuously scanned by the patterned beamlet along a first path between the first edge and the second edge at a first constant, predetermined velocity. Also, the film sample is continuously scanned by the patterned beamlet along the second path between the first edge and the second edge at a second constant predetermined velocity. It

【0006】 本発明の他の実施態様では、固定されたパターン化ビームレットが膜サンプル
の第1の連続する部分を第1の経路に沿って連続的に照射するように、膜サンプ
ルが第1の方向に連続的に並進させられる。第1の部分は、照射中に溶融する。
また、膜サンプルは、固定されたパターン化ビームレットが膜サンプルの第2の
連続する部分を第2の経路に沿って照射するように、膜サンプルが第2の方向に
連続的に並進させられる。第2の部分は、照射中に溶融する。さらに、膜サンプ
ルが第1の方向に並進させられ、膜サンプルの第1の経路の次の連続する部分が
照射された後、第1の部分が冷却され再凝固し、かつ膜サンプルが第2の方向に
並進させられ、膜サンプルの第2の経路の次の連続する部分が照射された後、第
2の部分が冷却され再凝固する。
In another embodiment of the invention, the film sample is first directed such that the fixed patterned beamlet continuously illuminates a first continuous portion of the film sample along a first path. Is continuously translated in the direction of. The first part melts during irradiation.
Also, the film sample is continuously translated in the second direction such that the fixed patterned beamlet illuminates a second continuous portion of the film sample along a second path. . The second part melts during irradiation. Further, after the membrane sample is translated in the first direction and the next successive portion of the first path of the membrane sample is illuminated, the first portion is cooled and resolidified and the membrane sample is In the direction of, and the next successive portion of the second path of the membrane sample is illuminated, the second portion cools and resolidifies.

【0007】 本発明の他の実施態様では、膜サンプルは、所定のビームレットが膜サンプル
に対してその境界の外側の第1の位置に入射するように位置決めされる。また、
膜サンプルは、第2の位置から第2の経路に沿って走査される前に、第1の位置
から第2の位置へ微並進させておくことができる。
In another embodiment of the invention, the film sample is positioned such that a given beamlet is incident on the film sample at a first position outside its boundary. Also,
The membrane sample can be finely translated from the first position to the second position before being scanned along the second path from the second position.

【0008】 本発明の他の実施態様では、膜サンプルは、第2の経路に沿って走査された後
、微並進させられた膜サンプルの境界の外側にある第3の位置にビームレットが
照射するように並進させられる。その後、ビームレットの入射が第3の位置から
、膜サンプルの境界の外側にある第4の位置へ移動するように、膜サンプルを移
動させることができる。次いで、膜サンプルは、その移動が終了した後、振動を
終了するまで、パターン化されたビームレットが第4の位置に入射する状態で維
持される。
In another embodiment of the invention, the film sample is scanned along a second path and then irradiated by a beamlet at a third position outside the finely translated boundary of the film sample. Be translated as if to do. The film sample can then be moved so that the incidence of the beamlets moves from the third position to a fourth position outside the boundaries of the film sample. The film sample is then maintained with the patterned beamlets impinging on the fourth position after the movement is complete and until the vibration is complete.

【0009】 本発明の他の実施態様では、膜サンプルは、固定位置ビームレットが第1の経
路を走査するように第1の方向に連続的に走査され、次いで、固定位置ビームレ
ットが第2の経路を走査するように第2の方向に連続的に走査される。膜サンプ
ルは、第1の方向に並進させられた後、パターン化されたビームレットが膜サン
プルの第1の連続する部分を第2の経路に沿って照射するように、第1の方向と
は逆の第2の方向に第1の一定の所定の速度で連続的に並進させられる。次いで
、膜サンプルは、ビームレットの入射が第1の位置から、膜サンプルの境界の外
側にある第2の位置へ移動するように微並進させられる。その後、膜サンプルは
、パターン化されたビームレットが第2の位置に入射するまで、該ビームレット
が膜サンプルの第2の連続する部分を第2の経路に沿って照射するように、第2
の方向とは逆の第1の方向に第2の一定の所定の速度で連続的に並進させられる
In another embodiment of the invention, the film sample is continuously scanned in a first direction such that the fixed position beamlets scan a first path, and then the fixed position beamlets are scanned in a second direction. Are continuously scanned in the second direction so as to scan the path of. The film sample is translated in the first direction, and then the first direction is such that the patterned beamlets illuminate the first continuous portion of the film sample along the second path. It is continuously translated in a second opposite direction at a first constant predetermined velocity. The film sample is then finely translated so that the incidence of the beamlets moves from the first position to a second position outside the boundaries of the film sample. The film sample is then urged to illuminate the second continuous portion of the film sample along a second path until the patterned beamlet impinges on the second location.
Is continuously translated in a first direction opposite to the direction of at a second constant predetermined velocity.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

本発明は、順次横方向凝固プロセスを使用して、一様な大きな粒子で構成され
粒子境界位置を制御された結晶薄膜半導体を製造する技法を提供する。この技法
を十分に理解するにはまず、順次横方向凝固プロセスを理解しなければならない
The present invention provides a technique for producing crystalline thin film semiconductors composed of uniformly large grains and having controlled grain boundary positions using a sequential lateral solidification process. To fully understand this technique, one must first understand the sequential lateral solidification process.

【0011】 順次横方向凝固プロセスは、エキシマレーザから放出される順次パルス間に、
シリコン膜を有するサンプルを一方向に徐々に並進させることによって、大きな
粒子で構成されたシリコン構造を製造する技法である。シリコン膜によって各パ
ルスが吸収されるにつれて、膜の小さな領域が完全に溶融し、横方向に再凝固し
、パルスセットの前のパルスによって生成された結晶領域が得られる。
The sequential lateral coagulation process consists of the sequential pulses emitted by the excimer laser:
A technique for producing a silicon structure composed of large particles by gradually translating a sample having a silicon film in one direction. As each pulse is absorbed by the silicon film, a small region of the film completely melts and resolidifies laterally, resulting in a crystalline region produced by the pulse prior to the pulse set.

【0012】 有利な順次横方向凝固プロセスと、このプロセスを実行する装置とは、1999年
9月3日に出願され、共通の譲渡人に譲渡され、開示全体が引用によって本明細
書に組み入れられた係属中の特許出願第09/390537号(第09/390537号出願)で開
示されている。この開示は、第09/390537号出願に記載された特定の技法を参照
して行われているが、他の順次横方向凝固技法を本発明で使用できるように容易
に構成できることを理解されたい。
An advantageous sequential lateral solidification process and apparatus for performing this process were filed on September 3, 1999 and assigned to a common assignee, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. And pending patent application 09/390537 (09/390537 application). Although this disclosure is made with reference to the particular techniques described in the 09/390537 application, it should be understood that other sequential lateral coagulation techniques can be readily configured for use with the present invention. .

【0013】 図1aは、連続運動SLSプロセスを実施することのできる本発明によるシステ
ムを示している。第09/390537号にも記載されているように、このシステムは、
エキシマレーザ10と、レーザ光線111のエネルギー密度を急速に変化させるエネ
ルギー密度変調器120と、ビーム減衰器・シャッタ130(このシステムでは任意選
択である)と、光学機器140、141、142、および143と、ビーム・ホモジェナイザ
144と、レンズ・ビーム・ステアリング・システム145、148と、マスキング・シ
ステム150と、他のレンズ・ビーム・ステアリング・システム161、162、163と、
入射レーザ・パルス164と、基板上のシリコン薄膜サンプル170と、サンプル並進
ステージ180と、花崗岩ブロック190と、支持システム191、192、193、194、195
、196と、シリコン膜サンプルおよび基板170のX方向およびY方向の並進ならび
に微並進を管理するコンピュータ100とを含む。コンピュータ100は、マスキング
・システム150内のマスクの移動またはサンプル並進ステージ180の移動によって
このような並進および/または微並進を指示する。
FIG. 1a shows a system according to the present invention capable of implementing a continuous motion SLS process. As described in 09/390537, this system
An excimer laser 10, an energy density modulator 120 that rapidly changes the energy density of the laser beam 111, a beam attenuator / shutter 130 (optional in this system), and optics 140, 141, 142, and 143. And the beam homogenizer
144, lens beam steering systems 145, 148, masking system 150, and other lens beam steering systems 161, 162, 163,
Incident laser pulse 164, silicon thin film sample on substrate 170, sample translation stage 180, granite block 190, and support system 191,192,193,194,195
, 196, and a computer 100 that manages X and Y translations and microtranslations of the silicon film sample and substrate 170. Computer 100 directs such translation and / or fine translation by movement of the mask within masking system 150 or movement of sample translation stage 180.

【0014】 第09/390537号出願に詳しく記載されているように、所定のフルエンスの複数
のエキシマ・レーザ・パルスを生成し、エキシマ・レーザ・パルスのフルエンス
を制御可能に変調し、変調されたレーザ・パルスを所定の平面内で均一化し、均
一化された変調レーザ・パルスの一部をマスクして、パターン化されたビームレ
ットを生成し、パターン化されたビームレットをアモルファスシリコン薄膜サン
プルに照射し、サンプルの、ビームレットによって照射された部分を溶融させ、
パターン化されたビームレットおよび制御された変調に対してサンプルを制御可
能に並進させ、それにより、パターン化されたビームレットに対するサンプルの
順次並進および対応する順次位置でのサンプルに対する可変フルエンスのパター
ン化されたビームレットの照射によって、アモルファスシリコン薄膜サンプルを
、単結晶シリコン薄膜または粒子境界を制御された多結晶シリコン薄膜に変換す
ることにより、アモルファスシリコン薄膜サンプルが単結晶薄膜または多結晶薄
膜に変換される。次に、本発明の以下の実施形態について前述の処理技法を参照
して説明する。
Generating multiple excimer laser pulses of a given fluence, controllably modulating the fluence of the excimer laser pulses, and modulating as described in detail in the 09/390537 application A laser pulse is homogenized in a given plane, a portion of the homogenized modulated laser pulse is masked to produce a patterned beamlet, and the patterned beamlet is made into an amorphous silicon thin film sample. Irradiate, melting the part of the sample irradiated by the beamlets,
Controllable translation of the sample relative to the patterned beamlet and controlled modulation, thereby sequentially translating the sample relative to the patterned beamlet and patterning the variable fluence relative to the sample at corresponding sequential positions. The amorphous silicon thin film sample is converted into a single crystalline thin film or a polycrystalline thin film by converting the amorphous silicon thin film sample into a single crystalline silicon thin film or a polycrystalline silicon thin film in which grain boundaries are controlled by irradiation of the irradiated beamlets. It The following embodiments of the present invention will now be described with reference to the processing techniques described above.

【0015】 図1bは、上述のシステムによって使用できる連続運動SLSを実現する本発明
によるプロセスの実施形態を示している。具体的には、コンピュータ100は、サ
ンプル並進ステージ180の(平面X-Y方向への)運動および/またはマスキング・
システム150の移動を制御する。このように、コンピュータ100は、パルス・レー
ザ光線149光線および最終パルス・レーザ光線164に対するサンプル170の相対位
置を制御する。最終パルス・レーザ光線164の周波数およびエネルギー密度もコ
ンピュータ100コンピュータいよって制御される。
FIG. 1b shows an embodiment of the process according to the invention for realizing a continuous motion SLS that can be used by the system described above. Specifically, the computer 100 may move the sample translation stage 180 (in the plane XY directions) and / or masking.
Control movement of system 150. Thus, the computer 100 controls the relative position of the sample 170 with respect to the pulsed laser beam 149 and the final pulsed laser beam 164. The frequency and energy density of the final pulsed laser beam 164 is also controlled by the computer 100 computer.

【0016】 1999年9月3日に出願され、やはり共通の譲渡人に譲渡され、開示全体が引用
によって本明細書に組み入れられた係属中の特許出願第09/390535号(第09/3905
35号出願)に記載されているように、サンプル170において結晶領域を成長させ
るようにマスキング・システム150またはサンプル並進ステージ180を移動させる
ことによって、サンプル170をレーザ光線149に対して並進させることができる。
たとえば、前述の目的のために、レーザ光線149の長さおよび幅はX方向で2cm、
Y方向で1/2cmでよい(たとえば、長方形)が、パルス・レーザ光線149はこのよ
うな形状およびサイズに限らない。実際には、もちろん、当業者に知られている
、レーザ光線149の他の形状および/またはサイズを実現することができる(た
とえば、正方形、三角形など)。
[0016] Pending patent application Ser. No. 09/390535 (No. 09/3905), filed September 3, 1999, also assigned to a common assignee, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
No. 35 application), sample 170 can be translated with respect to laser beam 149 by moving masking system 150 or sample translation stage 180 to grow crystalline regions in sample 170. it can.
For example, for the purposes described above, the laser beam 149 has a length and width of 2 cm in the X direction,
It may be 1/2 cm in the Y direction (eg, rectangular), but pulsed laser beam 149 is not limited to such shape and size. In fact, of course, other shapes and / or sizes of the laser beam 149 known to those skilled in the art can be realized (eg square, triangular, etc.).

【0017】 様々なマスクを使用して、送られたパルス・レーザ光線149から最終パルス・
レーザ光線およびビームレット164を生成することもできる。マスクのいくつか
の例が図2a、図3a、図4a、および図6aに示されているが、これらの詳細な説明は
第09/390535号出願ですでに行われている。たとえば、図2aは、スロット220の規
則的なパターンを組み込んだマスク210を示し、図3aは、山形320のパターンを組
み込んでおり、図6aは、斜線620のパターンを組み込んだマスク310を示している
。説明を簡単にするために、以下では、各スリットが、マスク410に入射する均
一化されたレーザ光線149によってマスク410を横切って延びることができ、サン
プル170の照射領域内で核生成が起こるのを防止するのに十分な狭い幅440を有す
るべきであるスリット420のパターンを組み込んだマスク410(図4aに示されてい
る)を使用する本発明によるプロセスについて説明する。第09/390535号出願で
論じられたように、幅440はいくつかの因子、たとえば、入射レーザ・パルスの
エネルギー密度、入射レーザ・パルスの持続時間、シリコン薄膜の厚さ、シリコ
ン基板の温度および熱伝導率などに依存する。
The final pulse from the transmitted pulsed laser beam 149, using various masks,
Laser beams and beamlets 164 can also be generated. Some examples of masks are shown in Figures 2a, 3a, 4a, and 6a, a detailed description of which has already been given in the 09/390535 application. For example, Figure 2a shows a mask 210 incorporating a regular pattern of slots 220, Figure 3a incorporates a pattern of chevrons 320, and Figure 6a depicts a mask 310 incorporating a pattern of diagonal lines 620. There is. For ease of explanation, below, each slit can be extended across the mask 410 by a homogenized laser beam 149 incident on the mask 410, resulting in nucleation within the illuminated area of the sample 170. A process according to the invention using a mask 410 (shown in FIG. 4a) incorporating a pattern of slits 420 which should have a width 440 narrow enough to prevent As discussed in the 09/390535 application, the width 440 depends on several factors, such as the energy density of the incident laser pulse, the duration of the incident laser pulse, the thickness of the silicon thin film, the temperature of the silicon substrate and the Depends on thermal conductivity.

【0018】 図1bに示す例示的な実施形態では、サンプル170はY方向のサイズが40cmであ
り、X方向のサイズが30cmである。サンプル170はいくつかの列(たとえば、第
1の列5、第2の列6など)として概念的に細区分され、各列の位置/寸法はコ
ンピュータ100の記憶装置に記憶され、コンピュータ100コンピュータいよって使
用される。各列は、たとえば、X方向の寸法が2cmであり、Y方向の寸法が40cm
である。したがって、サンプル170は、たとえば15個の列として概念的に細区分
することができる。サンプル170を、異なる寸法(たとえば、3cm x 40cmなど)
を有するいくつかの列として細区分することを企図することもできる。サンプル
170をいくつかの列として概念的に細区分する際、このような列の全長にわたっ
て延びる1つの列の少なくとも小さな部分が近傍の列の一部と重なり合い、照射
されない領域が存在する可能性をなくすべきである。たとえば、重なり合う領域
の幅はたとえば1μmでよい。
In the exemplary embodiment shown in FIG. 1b, sample 170 is 40 cm in size in the Y direction and 30 cm in the X direction. The sample 170 is conceptually subdivided into a number of columns (eg, first column 5, second column 6, etc.), and the position / dimensions of each column are stored in a computer 100 storage device. Used by name. Each row is, for example, 2 cm in the X direction and 40 cm in the Y direction.
Is. Thus, the sample 170 can be conceptually subdivided into, for example, 15 columns. Sample 170 with different dimensions (eg 3cm x 40cm)
It is also possible to subdivide it into several columns with sample
When conceptually subdividing 170 into several rows, it eliminates the possibility that at least a small portion of one row that extends the length of such a row will overlap some of the neighboring rows, leaving unexposed areas. Should be. For example, the width of the overlapping area may be, for example, 1 μm.

【0019】 サンプル170を概念的に細区分した後、パルス・レーザ光線111が(コンピュー
タ100を使用してエキサイマ・レーザを作動させるか、あるいはシャッタ130を開
放することによって)活動化され、(パルス・レーザ光線149から)第1の位置2
0に入射するパルス・レーザ・ビームレット164を生成する。次いで、サンプル17
0が、第1のビーム経路25内の固定位置ビームレットに対する所定の速度に達す
るように、コンピュータ100の制御の下で順Y方向に並進させられ加速される。
After conceptually subdividing the sample 170, a pulsed laser beam 111 was activated (either by using the computer 100 to activate an excimer laser or by opening the shutter 130) and (pulse). From laser beam 149) first position 2
Generate a pulsed laser beamlet 164 that is incident on 0. Then sample 17
The zero is translated and accelerated in the forward Y direction under the control of computer 100 to reach a predetermined velocity for the fixed position beamlets in the first beam path 25.

【数1】 Vmax = Bw・f[Equation 1] Vmax = Bw ・ f

【0020】 (上式1で、Vmaxは、パルス・ビームレット164に対するサンプル170の最大移動
可能速度であり、Bwは、パルス・レーザ・ビームレット164のパターンの幅(ま
たはパルス・ビームレット164のエンベロープの幅)であり、fは、パルス・ビ
ームレット164の周波数である)を使用し、以下の数式2を使用して所定の速度V
predを決定することができる。
(In Equation 1 above, Vmax is the maximum movable velocity of the sample 170 with respect to the pulsed beamlet 164, and Bw is the width of the pattern of the pulsed laser beamlet 164 (or of the pulsed beamlet 164). Is the width of the envelope) and f is the frequency of the pulsed beamlet 164), and the predetermined velocity V
The pred can be determined.

【数2】 Vpred = Vmax − K[Equation 2] Vpred = Vmax − K

【0021】 上式2で、Kは、定数であり、互いに隣接する照射領域間に照射されない領域が
存在する可能性をなくすために使用される。サンプル170が連続的に並進するた
め、パルス・ビームレット164を遮る必要がなく、またオフにする必要もないの
で、ビーム減衰器・シャッタ130を使用せずに図1aに示す本発明によるシステム
を使用することも可能である。
In the above equation 2, K is a constant and is used to eliminate the possibility that there is a non-irradiated region between the irradiation regions adjacent to each other. Since the sample 170 is continuously translated, it is not necessary to block or turn off the pulsed beamlet 164, so that the system according to the invention shown in FIG. It is also possible to use.

【0022】 パルス・ビームレット164は、パルス・レーザ光線149に対するサンプル170の
移動速度が所定の速度Vpredに達したときにサンプル170の上縁部10’に到達する
。サンプル170は、パルス・ビームレット164が第2のビーム経路30の全長にわた
ってサンプルの連続する部分を照射し続けるように、所定の速度Vpredで順Y方
向に連続的に(すなわち、停止せずに)並進させられる。パルス・ビームレット
164がサンプル170の下縁部10”に到達すると、サンプル170の並進が、第2の位置
40に達するように(第3のビーム経路35内の)パルス・ビームレット164に対し
て減速される。パルス・ビームレット164がサンプル170の連続する部分を第2の
ビーム経路30に沿って連続的にかつ順次照射した後、サンプル170のこれらの連
続する部分は完全に溶融する。パルス・ビームレット164がサンプル170の下縁部
10”を通過した後、サンプル170の照射された第2のビーム経路30領域に、結晶
化されたシリコン薄膜領域540(たとえば、粒子境界を制御された多結晶シリコ
ン薄膜)が形成されることに留意されたい。結晶化シリコン薄膜領域540の一部
が図5bに示されている。この粒子境界を制御された多結晶シリコン薄膜領域540
は、第2の照射ビーム経路30の全長にわたって延びる。パルス・ビームレット16
4は、サンプル170の下縁部10”を横切った後、もはやサンプル170を照射しない
ので、パルス・レーザ光線149を遮断する必要がないことに留意されたい。
The pulsed beamlet 164 reaches the upper edge 10 ′ of the sample 170 when the moving speed of the sample 170 with respect to the pulsed laser beam 149 reaches a predetermined speed Vpred. The sample 170 is continuously (ie, without stopping) in the forward Y direction at a predetermined velocity Vpred so that the pulsed beamlet 164 continues to illuminate successive portions of the sample over the entire length of the second beam path 30. ) Can be translated. Pulse beamlet
When the 164 reaches the lower edge 10 "of the sample 170, the translation of the sample 170 moves to the second position.
The pulse beamlets 164 (in the third beam path 35) are decelerated to reach 40. After the pulsed beamlets 164 continuously and sequentially irradiate successive portions of the sample 170 along the second beam path 30, these successive portions of the sample 170 are completely melted. Pulse beamlet 164 is at the bottom edge of sample 170
After passing through 10 ″, a crystallized silicon thin film region 540 (eg, grain boundary controlled polycrystalline silicon thin film) is formed in the irradiated second beam path 30 region of the sample 170. Note that a portion of the crystallized silicon thin film region 540 is shown in Figure 5b This grain boundary controlled polycrystalline silicon thin film region 540
Extend over the entire length of the second irradiation beam path 30. Pulse beamlet 16
Note that 4 does not need to block the pulsed laser beam 149 as it no longer illuminates the sample 170 after traversing the lower edge 10 ″ of the sample 170.

【0023】 その後、溶融境界530に形成された多数の小さな初期結晶541をなくすために、
パルス・ビームレット164のY方向に沿った位置が固定されている間、サンプル1
70が、第3の位置に到達するように第4のビーム経路45に沿ってX方向に所定の
距離にわたって微並進させられ(たとえば、3マイクロメートル)、次いで、第
4のビーム経路50に沿ってパルス・ビームレット164に対する所定の並進速度に
達するように、コンピュータ100の制御の下で逆Y方向に(サンプル170の上縁部
10’の方へ)加速される。パルス・ビームレット164は、それに対するサンプル1
70の速度が所定の速度Vpredに達したときにサンプル170の下縁部10”に到達する
。サンプル170は、パルス・ビームレット164が第5のビーム経路55の全長にわた
ってサンプル170を照射するように所定の速度Vpredで逆Y方向に連続的に(すな
わち、停止せずに)並進させられる。サンプル170が、パルス・ビームレット164
がサンプル170の上縁部10’に到達するようにコンピュータ100の制御の下で並進
されると、サンプル170の並進が、第5の位置65に到達するように(第6のビー
ム経路60内の)パルス・ビームレット164に対して再び減速される。第5のビー
ム経路55がこのように照射されると、サンプル170の領域551、552、553(図5bに
示されている)によって、残りのアモルファスシリコン薄膜542および多結晶シ
リコン薄膜領域540の初期結晶化領域543が溶融し、それに対して、多結晶シリコ
ン薄膜の中央部分545は凝固したままになる。パルス・ビームレット164が第5の
ビーム経路55に沿ってサンプル170の連続する部分を連続的にかつ順次照射した
後、サンプル170のこれらの連続部分は完全に溶融する。したがって、レーザ光
線149が第5のビーム経路55の全長にわたって第5の列5を連続的に(すなわち
、停止せずに)照射したことにより、第2のビーム経路30に沿った連続的な照射
の結果として形成された薄膜の溶融領域542、542が凝固する際に、外側に中央部
分545を形成する結晶構造が成長する。したがって、方向を制御された長い粒子
で構成された多結晶シリコン薄膜が、サンプル170上に第5のビーム経路55の全
長に沿って形成される。このような結晶化構造の一部が図5cに示されている。し
たがって、上述の連続運動SLS手順を使用すれば、サンプル170の列の全長に
沿って図の結晶化構造を連続的に形成することが可能である。
Thereafter, in order to eliminate the large number of small initial crystals 541 formed at the melting boundary 530,
Sample 1 while the position of pulse beamlet 164 along the Y direction is fixed
70 is finely translated along the fourth beam path 45 in the X direction over a predetermined distance to reach the third position (eg, 3 micrometers), and then along the fourth beam path 50. Under the control of the computer 100 to reach a predetermined translational velocity for the pulsed beamlet 164 (in the upper edge of the sample 170).
Acceleration to 10 '). Pulse beamlet 164 is sample 1 for it
The bottom edge 10 ″ of the sample 170 is reached when the velocity of 70 reaches a predetermined velocity Vpred. The sample 170 causes the pulsed beamlet 164 to illuminate the sample 170 over the entire length of the fifth beam path 55. Is continuously (ie, without stopping) translated in the reverse Y direction at a predetermined velocity Vpred.
Is translated under the control of the computer 100 so as to reach the upper edge 10 ′ of the sample 170, the translation of the sample 170 reaches the fifth position 65 (in the sixth beam path 60). Again) for pulsed beamlets 164. When the fifth beam path 55 is so illuminated, the regions 551, 552, 553 (shown in FIG. 5b) of the sample 170 cause the remaining amorphous silicon thin film 542 and the polycrystalline silicon thin film region 540 to initially grow. The crystallized region 543 melts, while the central portion 545 of the polycrystalline silicon thin film remains solidified. After the pulsed beamlets 164 continuously and sequentially illuminate successive portions of the sample 170 along the fifth beam path 55, these consecutive portions of the sample 170 are completely melted. Therefore, the laser beam 149 continuously illuminates the fifth row 5 over the entire length of the fifth beam path 55 (that is, without stopping), so that continuous illumination along the second beam path 30 occurs. As the melted regions 542, 542 of the thin film formed as a result of this solidify, a crystal structure forming the central portion 545 grows on the outside. Therefore, a polycrystalline silicon thin film composed of long grains whose direction is controlled is formed on the sample 170 along the entire length of the fifth beam path 55. A portion of such a crystallized structure is shown in Figure 5c. Therefore, using the continuous motion SLS procedure described above, it is possible to continuously form the crystallized structure of the figure along the entire length of the row of samples 170.

【0024】 次いで、サンプル170は、第7のビーム経路70を介して第5の位置72に到達す
るように次の列6に移動させられ、第5の位置72に移動したときにサンプル170
の振動が発生した場合にはそれを停止できるようにこの位置に静止させることが
できる。実際、サンプル170が第6の列6に到達する場合、サンプル170は、(X
方向の)幅が2cmである列に対して約2cm移動させられる。次いで、第1の列5の
照射に関する上述の手順を第2の列6に対して繰り返すことができる。このよう
に、サンプル170を静止させる(したがって、サンプル170の振動が停止するのを
待つ)のに必要な最短静止時間のみによってサンプル170のすべての列を適切に
照射することができる。実際、サンプル170を静止させるのに必要な時間は、レ
ーザがサンプル170の列全体(たとえば、第5の列5)の照射を完了する時間と
、サンプル170が次の列(たとえば、第2の列6)に移動する時間だけである。
上述のサンプル170の例示的な寸法(30cm x 40cm)を使用した場合、各列の寸法
は2cm x 40cmであるので、この例示的なサンプル170に対して照射しなければな
らない列は15個に過ぎない。したがって、例示的なサンプル170に起こる可能性
のある「移動・静止」遅延の数は14または15である。
The sample 170 is then moved to the next row 6 via the seventh beam path 70 to reach the fifth position 72, and when moved to the fifth position 72, the sample 170 is moved.
The vibration can be stopped at this position so that it can be stopped. In fact, if the sample 170 reaches the sixth column 6, then the sample 170 is (X
It is moved about 2 cm for a row that is 2 cm wide. The procedure described above for the irradiation of the first row 5 can then be repeated for the second row 6. In this way, all rows of sample 170 can be properly illuminated with only the shortest rest time needed to bring sample 170 to rest (and thus wait for sample 170 to stop vibrating). In fact, the time required to quiesce the sample 170 is the time the laser has completed illuminating the entire row of samples 170 (eg, the fifth row 5) and the time that the sample 170 has passed the next row (eg, the second row 5). Only the time to move to column 6).
Using the exemplary dimensions of sample 170 above (30 cm x 40 cm), the dimensions of each row are 2 cm x 40 cm, so there are 15 rows that must be illuminated for this exemplary sample 170. Not too much. Therefore, the number of “moving and stationary” delays that can occur in the exemplary sample 170 is 14 or 15.

【0025】 結晶化シリコン薄膜を製造する本発明による連続運動SLS手順を使用した際
の時間の節約を示すには、サンプル170の様々な走行経路の全長にわたって(上
述のサンプル寸法、列寸法、およびレーザ光線寸法を有する)サンプル170を並
進させるのに必要な時間を以下のように見積もることが可能である。 第1のビーム経路25 0.1秒 第2のビーム経路30 0.5秒(サンプル170は、列の全長にわたって停止し静止
する必要がなく、連続的に並進するため) 第3のビーム経路35 0.1秒 第4のビーム経路45 0.1秒 第5のビーム経路50 0.1秒 第6のビーム経路55 0.6秒(この場合も、サンプル170が、列の全長にわたっ
て停止し静止する必要がなく、連続的に並進するため) 第7のビーム経路60 0.1秒 第8のビーム経路70 0.1秒 したがって、サンプル170の各列5、6を完全に照射するのにかかる全時間は1.6
秒である(あるいは最長で、たとえば2秒)。したがって、サンプル170の15個
の列の場合、(サンプル170全体について)粒子境界を制御された多結晶シリコ
ン薄膜を形成するのにかかる全時間は約40秒である。
To show the time savings when using the continuous motion SLS procedure according to the invention for producing crystallized silicon thin films, the length of various travel paths of sample 170 (sample size, row size, and The time required to translate the sample 170 (having laser beam dimensions) can be estimated as follows. First beam path 25 0.1 s Second beam path 30 0.5 s (Because sample 170 does not need to stop and stop over the entire length of the column and translate continuously) Third beam path 35 0.1 s Fourth Beam path of 45 0.1 seconds Fifth beam path 50 0.1 seconds Sixth beam path 55 0.6 seconds (again because sample 170 translates continuously without needing to stop and rest over the entire length of the row) Seventh beam path 60 0.1 seconds Eighth beam path 70 0.1 seconds Thus, the total time to completely illuminate each row 5, 6 of sample 170 is 1.6.
Seconds (or at the longest, for example 2 seconds). Thus, for 15 rows of sample 170, the total time to form a grain boundary controlled polycrystalline silicon thin film (for the entire sample 170) is about 40 seconds.

【0026】 上記で指摘したように、レーザ光線149の断面に関して様々な寸法および/ま
たは形状を使用することも可能である。たとえば、1cm x 1cm(すなわち、正方
形)の断面積を有するパルス・レーザ光線149を使用することが可能である。パ
ルス・ビームレット164の直径を各列の寸法パラメータの1つとして使用すると
有利であることを理解されたい。この例では、(1cmのパルス・ビームレット164
のパターンの直径の断面を仮定した場合)30cm x 40cmのサンプル170を、各列の
X方向の寸法が1cmでありY方向の寸法が40cmである30個の列に概念的に細区分
することができる。パルス・ビームレット164のこのようなパターンを使用した
場合、サンプル170の所定の並進速度Vpredを高くし、場合によっては、パルス・
レーザ光線149の全エネルギーを低減させることが可能である。このように、本
発明によるシステムおよび方法は、15個の列を介してサンプルを照射するのでは
なく、30個の列を介してサンプルを照射する。(上述の15列と比べて)30個の列
について列から列に移動し静止するのにかかる時間が長くなるにもかかわらず、
列の幅がより小さいため、レーザ・パルス・エネルギーをより小さなビームレッ
ト・パターンに集中させることによって、パルス・レーザ光線149の強度を高く
し、サンプル170を効果的に結晶化することができ、かつサンプル170の全照射完
了時間が15個の列を有するサンプルと比べてそれほど長くないので、サンプル並
進速度は高くなる。
As pointed out above, it is also possible to use different sizes and / or shapes for the cross section of the laser beam 149. For example, a pulsed laser beam 149 with a cross-sectional area of 1 cm x 1 cm (ie square) can be used. It should be appreciated that it is advantageous to use the diameter of the pulsed beamlets 164 as one of the dimensional parameters for each row. In this example, (1 cm pulse beamlet 164
30 cm x 40 cm sample 170 is conceptually subdivided into 30 rows with a dimension in the X direction of 1 cm and a dimension in the Y direction of 40 cm (assuming a cross-section of the diameter of the pattern). You can The use of such a pattern of pulsed beamlets 164 increases the predetermined translational velocity Vpred of sample 170 and, in some cases, pulsed beams.
It is possible to reduce the total energy of the laser beam 149. Thus, the systems and methods according to the present invention illuminate the sample through 30 rows rather than illuminating the sample through 15 rows. Despite the longer time it takes to move from row to row and stand still for 30 rows (compared to 15 rows above),
Due to the smaller column width, focusing the laser pulse energy on a smaller beamlet pattern allows the pulsed laser beam 149 to have a higher intensity and effectively crystallize the sample 170, And since the total irradiation completion time of the sample 170 is not so long as compared with the sample having 15 rows, the sample translation speed is high.

【0027】 本発明によれば、図1bに示す連続運動SLS手順に、第09/390535号出願に記
載され示されたマスクを使用することができる。たとえば、マスク310をマスキ
ング・システム150で使用すると、処理されたサンプル(すなわち、結晶化領域3
60を有する、図3bに示す部分350)が作製される。各結晶領域360は、ダイヤモン
ド形単結晶領域370と、各山形の尾部にある、長い粒子で構成され方向を制御さ
れた2つの粒子境界多結晶シリコン領域380とから成る。斜めスリット620のパタ
ーンを組み込んだマスク610(図6aに示されている)を使用することもできる。
このマスク610の場合、サンプル170をY方向に連続的に並進させ、図1aのマスキ
ング・システム150でマスク610を使用すると、処理されたサンプル(結晶化領域
660を有する、図6bに示す部分650)が作製される。各結晶化領域660は、方向を
制御さえた粒子境界670を有する、長い粒子で構成された結晶領域から成る。
According to the invention, the mask described and shown in the 09/390535 application can be used in the continuous motion SLS procedure shown in FIG. 1b. For example, using mask 310 with masking system 150, the processed sample (ie, crystallization region 3
The portion 350) shown in FIG. 3b, having 60, is produced. Each crystalline region 360 consists of a diamond-shaped single crystalline region 370 and two grain-bounded polycrystalline silicon regions 380 in the tail of each chevron that are composed of long grains and are oriented. A mask 610 (shown in Figure 6a) that incorporates a pattern of diagonal slits 620 can also be used.
In the case of this mask 610, the sample 170 is continuously translated in the Y direction and the mask 610 is used in the masking system 150 of FIG.
The portion 650) shown in FIG. 6b, having 660, is produced. Each crystallized region 660 consists of a crystalline region composed of long grains with grain boundaries 670 with controlled orientation.

【0028】 正方形サンプル170の縁部に平行でない各列に沿ってサンプル170を照射するこ
とも可能である。たとえば、各列は、サンプル170の縁部に対して約45度に延び
ることができる。コンピュータ100は、各列の始点および終点を記憶し、サンプ
ル170の縁部に対して、たとえば45度に傾斜された互いに平行な列に沿って、図1
bに示す手順を実行することができる。サンプル170の縁部に対して他の角度(た
とえば、60度、30度など)に傾斜された互いに平行な各列に沿ってサンプル170
に照射することもできる。
It is also possible to illuminate the sample 170 along each row that is not parallel to the edges of the square sample 170. For example, each row can extend approximately 45 degrees with respect to the edge of sample 170. The computer 100 stores the start and end points of each column, and along the columns parallel to each other inclined with respect to the edge of the sample 170 by, for example, 45 degrees.
The procedure shown in b can be performed. Sample 170 along parallel rows that are tilted at other angles (eg, 60 degrees, 30 degrees, etc.) to the edge of sample 170
It can also be irradiated.

【0029】 図7に示す本発明による方法の他の例示的な実施形態では、サンプル170はい
くつかの列として概念的に細区分される。サンプル170を細区分した後、(図1b
に示す実施形態と同様に)最初に第1の位置20に入射するパルス・ビームレット
164が生成されるように、(コンピュータ100を使用してエキサイマ・レーザを作
動させるか、あるいはシャッタ130を開放することによって)パルス・レーザ光
線140をオンにすることができる。次いで、サンプル170が、第1のビーム経路70
0内のパルス・ビームレット164に対する所定のサンプル並進速度Vpredに達する
ように、コンピュータ100の制御の下でY方向に並進させられ加速される。パル
ス・ビームレット164(およびビームレット)は、パルス・レーザ光線149に対す
るサンプル170の移動速度が所定の速度Vpredに達したときにサンプル170の上縁
部10’に到達する。次いで、サンプル170は、パルス・ビームレット164が第2の
ビーム経路705の全長にわたってサンプル170を照射するように、所定の速度Vpre
dでY方向に連続的に(すなわち、停止せずに)かつ順次並進させられる。パル
ス・ビームレット164がサンプル170の下縁部10”に到達すると、サンプル170の
並進が、第2の位置715に達するように(第3のビーム経路710内の)パルス・ビ
ームレット164に対して減速される。パルス・ビームレット164がサンプル170の
下縁部10”を通過した後、第2のビーム経路705に沿ったサンプル170全体が完全
に溶融し、次に凝固する。
In another exemplary embodiment of the method according to the invention shown in FIG. 7, the sample 170 is conceptually subdivided into several columns. After subdividing sample 170 (see Figure 1b
Pulsed beamlet first incident on the first position 20 (as in the embodiment shown in FIG.
The pulsed laser beam 140 can be turned on (by using the computer 100 to activate the excimer laser or opening the shutter 130) so that 164. The sample 170 is then added to the first beam path 70.
Under the control of computer 100, it is translated and accelerated in the Y direction to reach a predetermined sample translation velocity Vpred for pulse beamlet 164 in zero. The pulsed beamlet 164 (and the beamlet) reaches the upper edge 10 ′ of the sample 170 when the moving velocity of the sample 170 with respect to the pulsed laser beam 149 reaches a predetermined velocity Vpred. The sample 170 is then placed at a predetermined velocity Vpre so that the pulsed beamlet 164 illuminates the sample 170 over the entire length of the second beam path 705.
Translated continuously (ie, without stopping) and sequentially in the Y direction at d. When the pulsed beamlet 164 reaches the lower edge 10 ″ of the sample 170, the translation of the sample 170 is relative to the pulsed beamlet 164 (in the third beam path 710) so as to reach the second position 715. After the pulsed beamlets 164 have passed the lower edge 10 "of the sample 170, the entire sample 170 along the second beam path 705 has completely melted and then solidified.

【0030】 サンプル170は、X方向に微並進することなしに、逆Y方向にサンプル170の上
縁部10’の方へ並進させられる。具体的には、サンプル170は、その下縁部10”
に到達する前に所定のサンプル並進速度Vpredに達するように、コンピュータ100
の制御の下で第4のビーム経路720に沿って負のY方向に加速される。次いで、
サンプル170は、パルス・ビームレット164が第5ビーム経路725の全長に沿って
(第2のビーム経路705の経路に沿って)サンプル170を連続的にかつ順次照射す
るように、所定の速度Vpredで負のY方向に連続的に(すなわち、停止せずに)
並進させられる。パルス・ビームレット164がサンプル170の下縁部10”に到達す
ると、ビームレット164が第1の位置20に入射するまでサンプル170の並進が(第
6のビーム経路730内の)パルス・ビームレット164に対して減速される。パルス
・ビームレット164がサンプル170の下縁部10”を通過した後、第2のビーム経路
705に沿って照射されたサンプル170全体が完全に溶融し、次に凝固する。したが
って、このパスが完了すると、第5のビーム経路725に対応するサンプル170の表
面が部分的に溶融し再凝固する。このように、結果として得られる膜表面をさら
に平滑化することができる。また、この技法を使用すれば、パルス・レーザ光線
149および(パルス・ビームレット164)のエネルギー出力を低減させ膜の表面を
効果的に平滑化することができる。図1bの技法と同様に、サンプル170の照射さ
れた領域に、粒子境界を制御された多結晶シリコン薄膜領域540が形成される。
多結晶シリコン薄膜領域540の一部が図5bに示されている。粒子境界を制御され
たこの多結晶シリコン薄膜領域540は、第2および第5の照射ビーム経路702、70
5の全長にわたって延びる。この場合も、パルス・ビームレット164が、サンプル
170の下縁部10”を横切り、もはやサンプル170を照射しなくなった後、パルス・
レーザ光線149を遮断する必要がないことに留意されたい。
The sample 170 is translated toward the upper edge 10 ′ of the sample 170 in the reverse Y direction without any slight translation in the X direction. Specifically, sample 170 has its lower edge 10 "
To reach a predetermined sample translation velocity Vpred before reaching
Acceleration in the negative Y direction along the fourth beam path 720 under control of Then
The sample 170 has a predetermined velocity Vpred so that the pulsed beamlets 164 continuously and sequentially illuminate the sample 170 along the entire length of the fifth beam path 725 (along the path of the second beam path 705). Continuously in the negative Y direction (ie without stopping)
Can be translated. When the pulsed beamlet 164 reaches the lower edge 10 ″ of the sample 170, translation of the sample 170 (in the sixth beam path 730) occurs until the beamlet 164 strikes the first position 20. The second beam path after the pulsed beamlet 164 passes through the lower edge 10 "of the sample 170.
The entire sample 170 illuminated along 705 melts completely and then solidifies. Thus, upon completion of this pass, the surface of sample 170 corresponding to fifth beam path 725 will partially melt and resolidify. In this way, the resulting film surface can be further smoothed. Also, using this technique, a pulsed laser beam
The energy output of 149 and (pulse beamlet 164) can be reduced to effectively smooth the surface of the film. Similar to the technique of FIG. 1b, a grain boundary controlled polycrystalline silicon thin film region 540 is formed in the illuminated region of the sample 170.
A portion of the polycrystalline silicon thin film region 540 is shown in Figure 5b. This grain boundary controlled polycrystalline silicon thin film region 540 has second and fifth irradiation beam paths 702, 70.
It extends over the entire length of 5. Again, the pulsed beamlet 164 is the sample
After traversing the lower edge 10 "of 170 and no longer illuminating sample 170, a pulse
Note that it is not necessary to block the laser beam 149.

【0031】 その後、サンプル170は、パルス・ビームレットが第3の位置740に入射するま
で第7のビーム経路735に沿ってX方向に所定の距離にわたって微並進させられ
(たとえば、3マイクロメートル)、次いで第8のビーム経路745に沿ってパルス
・ビームレット164に対する所定の並進速度に達するように、コンピュータ100の
制御の下で順Y方向に(サンプル170の下縁部10”の方へ)加速される。パルス
・ビームレット164は、それに対するサンプル170の並進速度が所定の速度Vpred
に達したときにサンプル170の上縁部10’に到達する。次いで、サンプル170は、
パルス・ビームレット164が第9のビーム経路55の全長にわたってサンプル170を
連続的にかつ順次照射するように所定の速度Vpredで順Y方向に連続的に(すな
わち、停止せずに)並進させられる。パルス・ビームレット164がサンプル170の
下縁部10”に到達すると、パルス・ビームレット164が第5の位置765に入射する
まで、サンプル170の並進が(第10のビーム経路760内の)パルス・ビームレット
164に対して減速される。パルス・ビームレット164が、サンプル170の下縁部10
”を横切った後、第9のビーム経路750に沿って照射されたサンプル170全体が完
全に溶融し、次に再凝固することに留意されたい。
The sample 170 is then finely translated (eg, 3 micrometers) in the X direction along the seventh beam path 735 for a predetermined distance until the pulsed beamlet strikes the third position 740. , Then in the forward Y direction (toward the lower edge 10 ″ of sample 170) under the control of computer 100 to reach a predetermined translational velocity for pulsed beamlet 164 along eighth beam path 745. The pulsed beamlet 164 is accelerated such that the translational velocity of the sample 170 with respect to it is a predetermined velocity Vpred.
When reaching the upper edge 10 ′ of the sample 170. Sample 170 is then
The pulsed beamlets 164 are translated continuously (ie, without stopping) in the forward Y direction at a predetermined velocity Vpred so as to continuously and sequentially illuminate the sample 170 over the entire length of the ninth beam path 55. . When the pulsed beamlet 164 reaches the lower edge 10 ″ of the sample 170, translation of the sample 170 causes a pulse (in the tenth beam path 760) until the pulsed beamlet 164 strikes the fifth position 765.・ Beamlet
Slowed down for 164. The pulse beamlet 164 is shown at the bottom edge 10 of the sample 170.
Note that after traversing the ", the entire sample 170 illuminated along the ninth beam path 750 is completely melted and then resolidified.

【0032】 その後、微並進なしで、サンプル170の並進方向が(ビーム経路770、775、780
を介して)再び反転され、サンプル170を所定の速度Vpredで(やはり第9のビー
ム経路750に沿って延びる)逆Y方向に連続的に並進させることによって、サン
プル170のこれらの経路がそれぞれ、連続的にかつ順次照射される。したがって
、このパスが完了すると、ビーム経路775に対応するサンプル170の表面が部分的
に溶融し再凝固する。これらの経路745〜780の表面は、順Y方向および逆Y方向
の並進と、(微並進なしの)サンプル170の同じビーム経路に沿った照射によっ
て平滑化される。このような手順の最終生成物として、平坦な(あるいはより平
坦な)表面を有する、大きな粒子で構成され粒子境界を制御された結晶化構造が
、サンプル170の列全体に沿って生成される。
Thereafter, the translation direction of the sample 170 is (beam paths 770, 775, 780) without fine translation.
Each of these paths of the sample 170 is reversed again (via) and continuously translated in the reverse Y direction (also extending along the ninth beam path 750) at a predetermined velocity Vpred. Irradiation is continuous and sequential. Thus, upon completion of this pass, the surface of sample 170 corresponding to beam path 775 will partially melt and resolidify. The surfaces of these paths 745-780 are smoothed by translation in the forward and reverse Y directions and irradiation of the sample 170 (without fine translation) along the same beam path. As a final product of such a procedure, a crystallized structure composed of large grains with controlled grain boundaries, having a flat (or even flatter) surface, is produced along the entire row of sample 170.

【0033】 次いで、サンプル170は、ビームレットが他のビーム経路785を介して第5の位
置790に入射するまで次の列(すなわち、第2の6)に移動させられ、パルス・
ビームレット164が第5の位置790に入射する位置にサンプル170が移動させられ
たときにサンプル170およびステージ180の振動が発生した場合にはそれを減衰さ
せるように静止させることができる。この手順は、上記で説明し図1bに示した手
順と同様にサンプル170のすべての列について繰り返される。
The sample 170 is then moved to the next column (ie, the second 6) until the beamlet is incident on the fifth position 790 via the other beam path 785, and the pulse
If vibration of the sample 170 and stage 180 occurs when the sample 170 is moved to a position where the beamlet 164 is incident on the fifth position 790, it can be stationary so as to damp it. This procedure is repeated for all columns of sample 170, similar to the procedure described above and shown in Figure 1b.

【0034】 次に、図8を参照し、図1bおよび/または図7に示す手順によって実施される
シリコン薄膜結晶化成長方法を制御するためにコンピュータ100コンピュータに
よって実行される各ステップについて以下に説明する。たとえば、図1に示すシ
ステムの様々な電子機器が、プロセスを開始するようにステップ1000でコンピュ
ータ100によって初期設定される。次いで、ステップ1005で、基板上の ア
モルファスシリコン薄膜サンプル170がサンプル並進ステージ180上に載せられる
。サンプルをステージ上にこのように載せることを手動で実施することも、ある
いはコンピュータ100の制御の下でロボットによって実施することもできること
に留意されたい。次に、ステップ1015で、サンプル並進ステージ180が初期位置
に移動させされる。ステップ1015には、サンプル170上の基準微細形状に対する
位置合わせを含めることができる。ステップ1020で、必要に応じてシステムの様
々な光学要素が調整され合焦される。次いで、ステップ1025で、実施すべき特定
の処理に従って、サンプルに入射する各パルス・ビームレットの断面積にわたっ
てアモルファスシリコン・サンプルを完全に溶融させる必要に応じて、レーザが
所望のエネルギー・レベルおよびパルス繰返し率で安定化される。ステップ1030
で、必要に応じてパルス・ビームレット164の減衰が調整される。
Referring now to FIG. 8, the steps performed by computer 100 computer to control the silicon thin film crystallization growth method performed by the procedure shown in FIGS. 1b and / or 7 are described below. To do. For example, various electronics of the system shown in FIG. 1 are initialized by computer 100 at step 1000 to begin the process. Then, in step 1005, the amorphous silicon thin film sample 170 on the substrate is placed on the sample translation stage 180. It should be noted that such placement of the sample on the stage can be performed manually or by a robot under the control of computer 100. Next, in step 1015, the sample translation stage 180 is moved to the initial position. Step 1015 can include alignment to a reference topography on sample 170. At step 1020, various optical elements of the system are adjusted and focused as needed. Then, in step 1025, the laser is driven to the desired energy level and pulse as needed to completely melt the amorphous silicon sample over the cross-sectional area of each pulsed beamlet impinging on the sample, according to the particular process to be performed. Stabilized at repetition rate. Step 1030
Then, the attenuation of pulse beamlet 164 is adjusted as needed.

【0035】 次に、ステップ1035で、シャッタを開放し(あるいはコンピュータが作動して
パルス・レーザ光線149をオンにし)、サンプル170にパルス・ビームレット164
を照射し、したがって、図1bおよび図7に示す連続運動順次横方向凝固を開始す
ることができる。サンプルがY方向に連続的に並進させられ、同時に、サンプル
(たとえば、第2のビーム経路30に沿ったサンプル)の第1のビーム経路が連続
的にかつ順次照射される(ステップ1040)。サンプル170が所定の速度VpredでY
方向に連続的に並進させられ、同時に、サンプル(たとえば、第6のビーム経路
55に沿ったサンプル)の第2のビーム経路が順次かつ連続的に照射される(ステ
ップ1045)。図1bに関しては、上記のことは、サンプル170を第2のビーム経路3
0に沿って連続的に並進させ、同時に、サンプル170を連続的にかつ順次照射し、
次いで第3のビーム経路35に沿って減速し、サンプル170を第4のビーム経路45
に沿ってX方向に沿って微並進させ、サンプル170が静止するのを待ち、第5の
ビーム経路50に沿って加速し、次いでサンプル170を第6のビーム経路55に沿っ
て連続的に並進させ、同時に、サンプル170を連続的にかつ順次照射することと
みなすことができる。このように、サンプル170の列全体が順次照射される。サ
ンプル170の現在の列のある部分が照射されない場合、コンピュータ100は、まだ
照射されていないサンプル170の現在の列の他の部分が照射されるように、サン
プル170を特定の方向に所定の速度Vpredで連続的に並進するように制御する(ス
テップ1055)。
Next, in step 1035, the shutter is opened (or the computer is activated to turn on the pulsed laser beam 149) and the pulse beamlet 164 is applied to the sample 170.
Can be irradiated, and thus the continuous motion sequential lateral coagulation shown in FIGS. 1b and 7 can be initiated. The sample is continuously translated in the Y direction, while simultaneously illuminating the first beam path of the sample (eg, sample along the second beam path 30) continuously and sequentially (step 1040). Sample 170 is Y at predetermined speed Vpred
Continuously translated in the direction, and at the same time, the sample (eg, the sixth beam path)
A second beam path of (sample along 55) is sequentially and continuously illuminated (step 1045). With regard to FIG.
Translate continuously along 0 and simultaneously illuminate sample 170 continuously and sequentially,
Then, the sample 170 is decelerated along the third beam path 35 to move the sample 170 to the fourth beam path 45.
A small translation along the X direction, waiting for the sample 170 to stand still, accelerating along the fifth beam path 50, and then continuously translating the sample 170 along the sixth beam path 55. At the same time, the sample 170 can be regarded as continuous and sequential irradiation. Thus, the entire row of samples 170 is sequentially illuminated. If some portion of the current row of sample 170 is not illuminated, computer 100 causes sample 170 to move at a predetermined rate in a particular direction such that other portions of the current row of sample 170 that have not been illuminated are illuminated. Control is performed so that Vpred continuously translates (step 1055).

【0036】 次いで、サンプル170のある領域の結晶化が完了した場合、ステップ1065、106
6でサンプルがパルス・ビームレット164に対して再位置決めされ(すなわち、次
の列または行、すなわち第2の列6に移動させられ)、新しい経路上で結晶化プ
ロセスが繰り返される。結晶化が指定されている経路が他にない場合、ステップ
1070でレーザが遮断され、ステップ1075でハードウェアが停止され、ステップ10
80でプロセスが完了する。もちろん、追加のサンプルの処理が必要であるか、あ
るいは本発明をバッチ処理に使用する場合、各サンプルに対してステップ1005、
1010、および1035ないし1065を繰り返すことができる。当業者には、サンプルを
X方向に連続的に並進させ、Y方向に微並進させることもできることが理解され
よう。実際には、パルス・ビームレット164の走行経路が互いに平行で連続的で
あり、サンプル170の1つの縁部からサンプル170の他の縁部へ延びるかぎり、サ
ンプル170を任意の方向に連続的に並進させることが可能である。
Then, if crystallization of a region of sample 170 is complete, steps 1065, 106 are performed.
At 6 the sample is repositioned (ie moved to the next column or row, ie the second column 6) with respect to the pulsed beamlet 164 and the crystallization process is repeated on the new path. If no other path is specified for crystallization, step
The laser is shut off at 1070, the hardware is shut down at step 1075, and step 10
At 80 the process is complete. Of course, if additional sample processing is required, or if the invention is used for batch processing, step 1005 for each sample,
1010 and 1035 to 1065 can be repeated. One of ordinary skill in the art will appreciate that the sample can be continuously translated in the X direction and slightly translated in the Y direction. In practice, as long as the travel paths of the pulsed beamlets 164 are parallel to each other and continuous and extend from one edge of the sample 170 to the other edge of the sample 170, the sample 170 is continuously continuous in any direction. It is possible to translate.

【0037】 前述のことは、本発明の原則を示しているに過ぎない。当業者には、本明細書
の教示に鑑みて上述の実施形態に対する様々な修正形態および変更形態が明らか
になろう。たとえば、このアモルファスシリコン膜サンプルまたは多結晶シリコ
ン膜サンプル170を、このようなシリコン膜の所定のアイランドを有するサンプ
ルで置き換えることができる。また、上記の例示的な実施形態は、レーザ光線が
固定され、好ましくは走査できないレーザ・システムについて説明したが、本発
明による方法およびシステムが、固定サンプルの経路に沿って一定の速度で偏向
できるパルス・レーザ光線を使用できることを認識されたい。したがって、当業
者には、本発明で明示的に図示も説明もしていないにもかかわらず、本発明の原
則を実現し、したがって本発明の趣旨および範囲内である多数のシステムおよび
方法を構想できることが理解されよう。
The foregoing merely illustrates the principles of the invention. Various modifications and alterations to the above-described embodiments will be apparent to those skilled in the art in view of the teachings herein. For example, the amorphous silicon film sample or the polycrystalline silicon film sample 170 can be replaced with a sample having a predetermined island of such silicon film. Also, while the above exemplary embodiment describes a laser system in which the laser beam is fixed and preferably non-scannable, the method and system according to the invention can deflect at a constant velocity along the path of a fixed sample. It should be appreciated that pulsed laser light can be used. Thus, those skilled in the art will be able to envision numerous systems and methods that, while not explicitly shown or described herein, implement the principles of the present invention and are therefore within the spirit and scope of the invention. Will be understood.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1aは、本発明による連続運動凝固横方向凝固(「SLS」)を行うシステ
ムの例示的な実施形態の図である。 図1bは、図1aのシステムによって使用できる連続運動SLSを実現する本
発明による方法の実施形態を示す図である。
FIG. 1a is a diagram of an exemplary embodiment of a system for continuous motion coagulation lateral coagulation (“SLS”) in accordance with the present invention. FIG. 1b shows an embodiment of the method according to the invention for realizing continuous motion SLS usable by the system of FIG. 1a.

【図2】 図2aは、点線パターンを有するマスクの図である。 図2bは、図1aのシステムで図2aに示すマスクを使用した結果として得ら
れた結晶化シリコン膜の一部の図である。
FIG. 2a is a diagram of a mask having a dotted pattern. 2b is a partial view of the crystallized silicon film resulting from the use of the mask shown in FIG. 2a in the system of FIG. 1a.

【図3】 図3aは、山形パターンを有するマスクの図である。 図3bは、図1aのシステムで図3aに示すマスクを使用した結果として得ら
れた結晶化シリコン膜の一部の図である。
FIG. 3a is a diagram of a mask having a chevron pattern. 3b is a diagram of a portion of the crystallized silicon film resulting from using the mask shown in FIG. 3a in the system of FIG. 1a.

【図4】 図4aは、線パターンを有するマスクの図である。 図4bは、図1aのシステムで図4aに示すマスクを使用した結果として得ら
れた結晶化シリコン膜の一部の図である。
FIG. 4a is a diagram of a mask having a line pattern. FIG. 4b is a partial view of the crystallized silicon film resulting from using the mask shown in FIG. 4a in the system of FIG. 1a.

【図5】 図5aは、線パターンを有するマスクを使用したシリコン・サンプルの照射領
域の一部を示す例示的な図である。 図5bは、最初の照射およびサンプルの並進が行われ、図1bに示す方法にお
ける単一のレーザ・パルスが与えられた後の、線パターンを有するマスクを使用
したシリコン・サンプルの照射領域の一部の例示的な図である。 図5cは、図1bに示す方法を使用して生成された、第2の照射が行われた後
の結晶化シリコン膜の一部の例示的な図である。
FIG. 5a is an exemplary diagram showing a portion of an illuminated area of a silicon sample using a mask having a line pattern. FIG. 5b shows an irradiation area of a silicon sample using a mask with a line pattern after the initial irradiation and translation of the sample and after application of a single laser pulse in the method shown in FIG. 1b. FIG. FIG. 5c is an exemplary view of a portion of the crystallized silicon film after the second irradiation that was produced using the method shown in FIG. 1b.

【図6】 図6aは、斜線パターンを有するマスクを示す図である。 図6bは、図1aのシステムで図6aに示すマスクを使用した結果として得ら
れた結晶化シリコン膜の一部の図である。
FIG. 6a is a diagram showing a mask having a diagonal pattern. FIG. 6b is a partial view of the crystallized silicon film resulting from using the mask shown in FIG. 6a in the system of FIG. 1a.

【図7】 図1aのシステムによって使用できる連続運動SLSを実現する本発明による
方法の他の実施形態を示す図である。
7 shows another embodiment of the method according to the invention for realizing continuous motion SLS usable by the system of FIG. 1a.

【図8】 図1aに示す方法によって実施される各ステップを示すフロー図である。[Figure 8]   FIG. 3 is a flow diagram showing steps performed by the method shown in FIG. 1a.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CO,CR,CU,CZ,DE ,DK,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD, GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,I S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK ,LR,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG, MK,MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,P T,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL ,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,UZ, VN,YU,ZA,ZW─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF , BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, G M, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ , UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, B Z, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE , DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, I S, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK , LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, P T, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL , TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, UZ, VN, YU, ZA, ZW

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の縁部および第2の縁部を有するシリコン薄膜サンプル
を処理して結晶シリコン薄膜を作製する方法であって、 (a)レーザ光線発生装置をレーザ光線を放出するように制御するステップと
、 (b)各ビームレットが、膜サンプルに入射し、かつ膜サンプルを溶融させる
のに十分な強度を有する、パターン化されたビームレットを生成するようにレー
ザ光線の一部をマスクするステップと、 (c)パターン化されたビームレットの入射が、第1の縁部と第2の縁部との
間の膜サンプル上の第1の経路に沿って移動するように、パターン化されたビー
ムレットによって膜サンプルを第1の一定の所定の速度で連続的に走査するステ
ップと、 (d)パターン化されたビームレットの入射が、第1の縁部と第2の縁部との
間の膜サンプル上の第2の経路に沿って移動するように、パターン化されたビー
ムレットによって膜サンプルを第2の一定の所定の速度で連続的に走査するステ
ップとを含む方法。
1. A method of processing a silicon thin film sample having a first edge and a second edge to produce a crystalline silicon thin film, comprising: (a) emitting a laser beam from a laser beam generator. And (b) a portion of the laser beam so that each beamlet produces a patterned beamlet having sufficient intensity to impinge on and melt the film sample. And (c) so that the incidence of the patterned beamlet travels along a first path on the film sample between the first edge and the second edge, Continuously scanning a film sample with a patterned beamlet at a first constant, predetermined velocity; and (d) incidence of the patterned beamlet on a first edge and a second edge. Between the department As moving along a second path on a sample, the method comprising the steps of continuously scanning the film sample at a second constant predetermined speed by a patterned beamlet.
【請求項2】 ステップ(c)が、パターン化されたビームレットが膜サン
プルの第1の連続する部分を第1の経路に沿って順次照射するように、膜サンプ
ルを連続的に並進させ、第1の部分が照射中に溶融することを含み、 ステップ(d)が、パターン化されたビームレットが膜サンプルの第2の連続
する部分を第2の経路に沿って順次照射するように、膜サンプルを連続的に並進
させ、第2の部分が照射中に溶融することを含むことを特徴とする請求項1に記
載の方法。
2. The step (c) comprises continuously translating the film sample such that the patterned beamlet sequentially illuminates a first continuous portion of the film sample along a first path, The first portion comprises melting during irradiation, and step (d) comprises irradiating the patterned beamlet to a second successive portion of the film sample sequentially along a second path, The method of claim 1, comprising continuously translating the film sample, the second portion melting during irradiation.
【請求項3】 膜サンプルが第1の経路に沿って並進させられ、膜サンプル
の次の第1の連続する部分が照射された後、すでに照射されている第1の部分が
再凝固し、 膜サンプルが第2の経路に沿って並進させられ、膜サンプルの次の第2の連続
する部分が照射された後、すでに照射されている第2の部分が再凝固することを
特徴とする請求項2に記載の方法。
3. The membrane sample is translated along a first path and after irradiation of the next first successive portion of the membrane sample, the already irradiated first portion recoagulates, The membrane sample is translated along a second path, and after irradiation of the next second successive portion of the membrane sample, the already irradiated second portion re-solidifies. Item 2. The method according to Item 2.
【請求項4】 第1の経路が第2の経路に平行であり、 ステップ(c)で、膜サンプルが第1の方向に連続的に走査され、 ステップ(d)で、膜サンプルが第2の方向に連続的に走査され、第1の方向
が第2の方向と逆であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
4. The first path is parallel to the second path, in step (c) the membrane sample is continuously scanned in a first direction, and in step (d) the membrane sample is secondly scanned. 2. The method of claim 1, wherein the first direction is opposite to the second direction, with the first direction being continuously scanned.
【請求項5】 第1の縁部が、膜サンプルの、第2の縁部が位置する側の反
対側に位置していることを特徴とする請求項1に記載の方法。
5. The method of claim 1, wherein the first edge is located on the side of the membrane sample opposite the side on which the second edge is located.
【請求項6】 (e)ステップ(d)の前に、パターン化されたビームレッ
トが膜サンプルに対して膜サンプルの境界の外側にある第1の位置に入射するよ
うに膜サンプルを位置決めするステップと、 (f)ステップ(e)が終了してからステップ(d)が開始するまでに、パ
ターン化されたビームレットの入射が第1の位置から第2の位置へ移動するよう
に膜サンプルを微並進させるステップとをさらに含み、 ステップ(d)が、パターン化されたビームレットが第2の位置に入射したと
きに開始されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
6. (e) Positioning the film sample prior to step (d) such that the patterned beamlet is incident on the film sample at a first location outside the boundaries of the film sample. And (f) a film sample such that the incidence of the patterned beamlet moves from a first position to a second position between the end of step (e) and the start of step (d). The method of claim 2, further comprising: micro-translating, wherein step (d) is initiated when the patterned beamlet is incident on the second location.
【請求項7】 (g)ステップ(d)の後で、パターン化されたビームレッ
トが膜サンプルの境界の外側にある第3の位置に入射するように膜サンプルを位
置決めするステップと、 (h)ステップ(g)の後で、パターン化されたビームレットの入射が第3の
位置から、膜サンプルの境界の外側にある第4の位置へ移動するように膜サンプ
ルを移動させるステップと、 (i)ステップ(h)の後で、膜サンプルの振動が減衰されるまで、パターン
化されたビームレットが第4の位置に入射するように膜サンプルを維持するステ
ップとをさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
7. (g) Positioning the film sample after step (d) such that the patterned beamlet is incident on a third position outside the boundary of the film sample; ), After step (g), moving the film sample such that the incidence of the patterned beamlet moves from the third position to a fourth position outside the boundary of the film sample; i) after step (h), maintaining the film sample such that the patterned beamlet is incident at the fourth position until the vibration of the film sample is dampened. The method according to claim 6, wherein
【請求項8】 (j)ステップ(i)の後で、膜サンプル上のパターン化さ
れたビームレットのそれぞれの第3および第4の経路についてステップ(c)お
よび(d)を繰り返すステップをさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の
方法。
8. (j) After step (i), further repeating steps (c) and (d) for the respective third and fourth paths of the patterned beamlets on the film sample. The method of claim 7, comprising:
【請求項9】 ステップ(c)で、膜サンプルが第1の方向に連続的に走査
され、 ステップ(d)で、膜サンプルが第2の方向に連続的に走査され、 (k)ステップ(c)の後で、パターン化されたビームレットの入射が第1の
位置に到達するように第1の経路に沿って移動するように、膜サンプルを第1の
一定の所定の速度で連続的に並進させ、パターン化されたビームレットが、膜サ
ンプルの第1の連続する部分を照射し、膜サンプルが、第1の方向とは逆の方向
に並進させられるステップと、 (l)ステップ(k)が終了してからステップ(d)が開始するまでに、パタ
ーン化されたビームレットの入射が第1の位置から、膜サンプルの境界の外側に
ある第2の位置へ移動するように膜サンプルを微並進させるステップと、 (m)ステップ(l)および(d)の後で、パターン化されたビームレットの
入射が第2の位置に到達するように第1の経路に沿って移動するように、膜サン
プルを第2の一定の所定の速度で連続的に並進させ、パターン化されたビームレ
ットが、膜サンプルの第2の連続する部分を照射し、膜サンプルが、第2の方向
とは逆の方向に並進させられるステップとを含むことを特徴とする請求項2に記
載の方法。
9. The membrane sample is continuously scanned in a first direction in step (c), the membrane sample is continuously scanned in a second direction in step (d), and (k) step ( After c), the film sample is continuously moved at a first constant, predetermined velocity such that the incidence of the patterned beamlet travels along a first path to reach a first position. And a patterned beamlet illuminates a first continuous portion of the film sample, the film sample being translated in a direction opposite to the first direction, and (l) step (l). Between the end of k) and the start of step (d), the film is moved so that the incidence of the patterned beamlet moves from a first position to a second position outside the boundary of the film sample. A step of finely translating the sample, and (m) After steps (l) and (d), the film sample is moved to a second constant position so that the incidence of the patterned beamlet moves along the first path to reach the second position. Continuously translating at a predetermined velocity of the patterned beamlet illuminates a second continuous portion of the film sample, the film sample being translated in a direction opposite to the second direction. The method of claim 2 including:
【請求項10】 (n)ステップ(m)の後で、パターン化されたビームレ
ットの入射が、膜サンプルの境界の外側から、第2の位置から第3の位置へ移動
するように膜サンプルを移動させるステップと、 (o)膜サンプルの振動が減衰されるまで、パターン化されたビームレットが
第3の位置に入射するように膜サンプルを維持するステップとをさらに含むこと
を特徴とする請求項9に記載の方法。
10. The film sample such that (n) after step (m), the incidence of the patterned beamlet moves from outside the boundary of the film sample to a second position to a third position. And (o) maintaining the film sample such that the patterned beamlet is incident at the third position until the vibration of the film sample is dampened. The method according to claim 9.
【請求項11】 (p)ステップ(p)?の後で、パターン化されたビーム
レットの入射が膜サンプルのそれぞれの第3および第4の経路に沿って移動する
ようにステップ(c)、(d)、(k)、(l)、および(m)を繰り返すステ
ップをさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
11. (p) Step (p)? , Step (c), (d), (k), (l), and so that the incidence of the patterned beamlet travels along respective third and fourth paths of the film sample. 11. The method of claim 10, further comprising the step of repeating (m).
【請求項12】 第1の縁部および第2の縁部を有する多結晶シリコン薄膜
サンプルを結晶薄膜に変換するシステムであって、 コンピュータ・プログラムを記憶するメモリと、 (a)レーザ光線発生装置をレーザ光線を放出するように制御するステップ、 (b)各ビームレットが、膜サンプルに入射し、かつ膜サンプルを溶融させる
のに十分な強度を有する、パターン化されたビームレットを生成するようにレー
ザ光線の一部をマスクするステップ、 (c)パターン化されたビームレットの入射が、第1の縁部と第2の縁部との
間の膜サンプル上の第1の経路に沿って移動するように、パターン化されたビー
ムレットによって膜サンプルを第1の一定の所定の速度で連続的に走査するステ
ップ、および (d)パターン化されたビームレットの入射が、第1の縁部と第2の縁部との
間の膜サンプル上の第2の経路に沿って移動するように、パターン化されたビー
ムレットによって膜サンプルを第2の一定の所定の速度で連続的に走査するステ
ップを実行するようにコンピュータ・プログラムを実行する処理装置とを備える
システム。
12. A system for converting a polycrystalline silicon thin film sample having a first edge and a second edge into a crystalline thin film, comprising: a memory storing a computer program; and (a) a laser beam generator. Controlling each of the beamlets to emit a laser beam, (b) so that each beamlet produces a patterned beamlet having an intensity sufficient to impinge on and melt the film sample. Masking a portion of the laser beam at (c) the incidence of the patterned beamlet along a first path on the film sample between the first edge and the second edge. Continuously moving a film sample with a patterned beamlet at a first constant predetermined velocity to move; and (d) the patterned beamlet. The patterned beamlet causes the film sample to have a second constant predetermined dimension such that the incident travels along a second path on the film sample between the first edge and the second edge. A processor for executing a computer program to perform the steps of continuously scanning at a speed of.
【請求項13】 処理装置が、ステップ(c)を実行する間に、パターン化
されたビームレットの入射が第1の経路に沿って移動するように膜サンプルを連
続的に並進させ、パターン化されたビームレットが膜サンプルの連続する第1の
部分を照射し、第1の部分が照射中に溶融し、 処理装置が、ステップ(d)を実行する間に、パターン化されたビームレット
の入射が第2の経路に沿って移動するように膜サンプルを連続的に並進させ、パ
ターン化されたビームレットが膜サンプルの連続する第2の部分を照射し、第2
の部分が照射中に溶融することを特徴とする請求項12に記載のシステム。
13. The processor continuously translates and patterns the film sample such that the incidence of the patterned beamlet moves along a first path during performing step (c). The irradiated beamlets irradiate a continuous first portion of the film sample, the first portion melts during irradiation, and the processing device removes the patterned beamlets from the patterned beamlets while performing step (d). The film sample is continuously translated such that the incident travels along a second path, and the patterned beamlet illuminates a continuous second portion of the film sample,
13. The system of claim 12, wherein the portion of the melts during irradiation.
【請求項14】 処理装置が、パターン化されたビームレットが膜サンプル
の第1の経路に沿って次の第1の連続する部分を照射するように膜サンプルを並
進させた後、第1の経路に沿ったすでに照射されている第1の部分が再凝固し、 処理装置が、パターン化されたビームレットが膜サンプルの第2の経路に沿っ
て次の連続する第2の部分を照射するように膜サンプルを並進させた後、第2の
経路に沿ったすでに照射されている第2の部分が再凝固することを特徴とする請
求項13に記載のシステム。
14. The processing device translates the film sample such that the patterned beamlet illuminates the next first continuous portion along the first path of the film sample before the first sample. The already irradiated first portion along the path is re-solidified and the processor irradiates the patterned beamlet to the next successive second portion along the second path of the film sample. 14. The system of claim 13, wherein after translating the membrane sample, the already irradiated second portion along the second path recoagulates.
【請求項15】 第1の経路が第2の経路に平行であり、 処理装置が、ステップ(c)を実行する間に、膜サンプルを第1の方向に連続
的に走査させ、 処理装置が、ステップ(d)を実行する間に、膜サンプルを第2の方向に連続
的に走査させ、第1の方向が第2の方向と逆である、請求項12に記載のシステ
ム。
15. The first path is parallel to the second path and the processor continuously scans the membrane sample in the first direction while performing step (c), the processor 13. The system of claim 12, wherein the film sample is continuously scanned in a second direction while performing step (d), the first direction being opposite to the second direction.
【請求項16】 第1の縁部が、膜サンプルの、第2の縁部が位置する側の
反対側に位置していることを特徴とする請求項12に記載のシステム。
16. The system of claim 12, wherein the first edge is located on the side of the membrane sample opposite the side on which the second edge is located.
【請求項17】 処理装置が、 (e)ステップ(d)の前に、パターン化されたビームレットが膜サンプルに
対して膜サンプルの境界の外側にある第1の位置に入射するように膜サンプルを
位置決めするステップと、 (f)ステップ(e)が終了してからステップ(d)が開始するまでに、パ
ターン化されたビームレットの入射が第1の位置から第2の位置へ移動するよう
に膜サンプルを微並進させるステップの各追加ステップを実行し、 処理装置が、パターン化されたビームレットが最初に第2の位置に入射するよ
うにステップ(d)を実行することを特徴とする請求項13に記載のシステム。
17. The processing apparatus comprises: (e) prior to step (d), the patterned beamlet is incident on the film sample at a first location outside the boundary of the film sample. Positioning the sample, and (f) the incidence of the patterned beamlet moving from the first position to the second position between the end of step (e) and the start of step (d). Performing each additional step of finely translating the film sample such that the processing device performs step (d) such that the patterned beamlet is initially incident at the second position. 14. The system of claim 13, wherein
【請求項18】 処理装置が、 (g)ステップ(d)の後で、パターン化されたビームレットが膜サンプルの
境界の外側にある第3の位置に入射するように膜サンプルを位置決めするステッ
プと、 (h)ステップ(g)の後で、パターン化されたビームレットの入射が第3の
位置から、膜サンプルの境界の外側にある第4の位置へ移動するように膜サンプ
ルを移動させるステップと、 (i)ステップ(h)の後で、膜サンプルの振動が減衰されるまで、パターン
化されたビームレットが第4の位置に入射するように膜サンプルを維持するステ
ップの各追加ステップを実行することを特徴とする請求項12に記載のシステム
18. The processing apparatus positions the membrane sample such that (g) after step (d) the patterned beamlet is incident on a third location outside the boundaries of the membrane sample. And (h) move the film sample such that the incidence of the patterned beamlet moves from the third position to a fourth position outside the boundary of the film sample after step (g). And (i) after step (h), each additional step of maintaining the film sample such that the patterned beamlet is incident at the fourth position until the vibration of the film sample is damped. 13. The system of claim 12, wherein the system executes
【請求項19】 処理装置が、 (j)ステップ(i)の後で、膜サンプル上のそれぞれの第3および第4の経
路に沿ったパターン化されたビームレットの入射に対してステップ(c)および
(d)を繰り返す追加ステップを実行することを特徴とする請求項18に記載の
システム。
19. The processing apparatus comprises: (j) step (c) after step (i) for incidence of the patterned beamlets along respective third and fourth paths on the film sample. 19. The system of claim 18, performing the additional steps of repeating) and (d).
【請求項20】 処理装置が、ステップ(c)を実行する間に、膜サンプル
を第1の方向に連続的に並進させ、 処理装置が、ステップ(d)を実行する間に、膜サンプルを第2の方向に連続
的に並進させ、 処理装置が、 (k)ステップ(c)の後で、パターン化されたビームレットの入射が第1の
位置に到達するように第1の経路に沿って移動するように、膜サンプルを第1の
一定の所定の速度で連続的に並進させ、パターン化されたビームレットが、膜サ
ンプルの第1の連続する部分を照射し、膜サンプルが、第1の方向とは逆の方向
に並進させられるステップと、 (l)ステップ(k)が終了してからステップ(d)が開始するまでに、パタ
ーン化されたビームレットの入射が第1の位置から、膜サンプルの境界の外側に
ある第2の位置へ移動するように膜サンプルを微並進させるステップと、 (m)ステップ(l)および(d)の後で、パターン化されたビームレットの
入射が第2の位置に到達するように第1の経路に沿って移動するように、膜サン
プルを第2の一定の所定の速度で連続的に並進させ、パターン化されたビームレ
ットが、膜サンプルの第2の連続する部分を照射し、膜サンプルが、第2の方向
とは逆の方向に並進させられるステップの各追加ステップを実行することを特徴
とする請求項13に記載のシステム。
20. The processor continuously translates the membrane sample in a first direction during performing step (c), and the processor treats the membrane sample during performing step (d). Continuously translating in a second direction such that the processor follows (k) step (c) along a first path such that the incidence of the patterned beamlet reaches a first position. Moving the film sample continuously in translation at a first constant predetermined velocity, the patterned beamlet illuminating a first continuous portion of the film sample, the film sample Translation in the direction opposite to the direction of 1, and (l) the incidence of the patterned beamlet at the first position between the end of step (k) and the start of step (d). From the second position outside the boundary of the membrane sample A fine translation of the film sample so as to move to a first position such that (m) after steps (l) and (d) the incidence of the patterned beamlet reaches a second position. The film sample is continuously translated at a second constant predetermined velocity so as to travel along the path, and the patterned beamlets illuminate a second, contiguous portion of the film sample, 14. The system of claim 13, further comprising performing each additional step of being translated in a direction opposite to the second direction.
【請求項21】 処理装置が、 (n)ステップ(m)の後で、パターン化されたビームレットの入射が、膜サ
ンプルの境界の外側から、第2の位置から第3の位置へ移動するように膜サンプ
ルを移動させるステップと、 (o)膜サンプルの振動が減衰されるまで、パターン化されたビームレットが
第3の位置に入射するように膜サンプルを維持するステップの各追加ステップを
実行することを特徴とする請求項20に記載のシステム。
21. The processing apparatus comprises: (n) after step (m), the incidence of the patterned beamlet is moved from outside the boundary of the film sample to a second position to a third position. Moving the membrane sample, and (o) maintaining the membrane sample such that the patterned beamlet is incident at the third position until the vibration of the membrane sample is damped. 21. The system of claim 20, executing.
【請求項22】 処理装置が、 (p)ステップ(o)の後で、パターン化されたビームレットの入射を膜サン
プルのそれぞれの第3および第4の経路に沿って移動させるようにステップ(c
)、(d)、(k)、(l)、および(m)を繰り返す追加ステップを実行する
ことを特徴とする請求項21に記載のシステム。
22. The processing device comprises: (p) after step (o), moving the incidence of the patterned beamlet along respective respective third and fourth paths of the film sample. c
22. The system of claim 21, performing additional steps of repeating), (d), (k), (l), and (m).
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